DE3500594C2

DE3500594C2 - Zumeßsystem für eine Brennkraftmaschine zur Beeinflussung des Betriebsgemisches

Info

Publication number: DE3500594C2
Application number: DE3500594A
Authority: DE
Inventors: Bernward Dr Ing Boening; Rainer Bone; Rudolf Nagel; Wilfried Tuleweit; Bernhard Zeilinger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1985-01-10
Filing date: 1985-01-10
Publication date: 1995-08-17
Anticipated expiration: 2005-01-11
Also published as: JPS61185634A; JPH0735744B2; DE3500594A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einen Zumeßsystem für eine Brenn kraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der DE-PS 22 16 705 ( US-PS 38 27 237 R. 825) ist bereits eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Entgif ten der Abgase einer Brennkraftmaschine, in deren Abgas leitung Reaktoren zur Oxydation und Reduktion in Reihen schaltung angeordnet sind, bekannt, bei dem mit einem Tem peraturregelkreis die Reaktortemperatur und mit Hilfe ei nes Lambda-Regelkreises das Massenverhältnis von Luft zu Kraftstoff geregelt wird.

Mit diesem Verfahren wird einerseits ein schnelles Errei chen der Betriebstemperatur der Reaktoren im Warmlauf und andererseits ein sicheres Halten der Betriebstemperatur der Reaktoren auch bei niedrigen Außentemperaturen erreicht. Darüber hinaus soll dieses Verfahren einen möglichst gerin gen Kraftstoffverbrauch bei schadstoffarmen Abgasen gewähr leisten.

Aus der US 4,235,204 ist ein Zumeßsystem bekannt, das mit je einer strömungsmäßig vor und hinter dem Katalysator angeordneten Sauerstoffsonde arbeitet. Die Signale beider Sonden beeinflussen über Regelfunktionen mit verschiedenen Zeitkonstanten die Gemischzusammensetzung, wobei das Signal der vorderen Sonde mit einer vergleichsweise kleinen Zeitkonstante verarbeitet wird und das Signal der hinteren Sonde mit einer vergleichsweisen großen Zeitkonstante verarbeitet wird.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Zumeßsystem für Brennkraftmaschinen mit je einer Abgassonde vor und nach dem Katalysator weiter zu verbessern, so daß die Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine in allen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine solche Werte annehmen, die den heutigen und in naher Zukunft zu erwartenden gesetzlichen Auflagen gerecht werden oder dies noch übertreffen.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der beiden nebengeordneten Ansprüche 1 und 2 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Mit dem erfindungsgemäßen Zumeßsystem für eine Brennkraftma schine läßt sich die Schadstoffemission einer Brennkraftma schine bei der Vielzahl der vorkommenden Betriebsbedingun gen enorm reduzieren. Durch die Verwendung von zwei Abgas meßsonden vor und hinter dem Abgaskatalysator und einer Verarbeitung der Abgasmeßsonden-Signale durch Regelalgo rithmen verschiedener Regelzeitkonstanten ergibt sich eine hohe Regelfrequenz und eine derartige Regelamplitude, daß darüber hinaus auch ein optimaler Konvertierungsgrad des Katalysators gewährleistet ist.

Mit der Anordnung der zweiten Abgasmeßsonde hinter dem Ab gaskatalysator ist eine Mehrfachausnutzung des Sondensignals dieser Abgasmeßsonde möglich. Anhand dieses Signals ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Überwachungsmöglichkeit der Funktionsweise des Katalysators.

Weitere Vorteile der Erfindung und zweckmäßige Ausgestal tungen der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Schadstoffkonzentration im Abgas mit und ohne katalytische Abgasnachbehandlung in Abhängigkeit von der Luftzahl Lambda

a) Emission von O₂ vor und nach dem Katalysator
b) Emissionen von HC vor und nach dem Katalysator
c) Emission von NO_x vor und nach dem Katalysator
d) Emission von CO vor und nach dem Katalysator
e) Anschnittvergrößerung der O₂-Emission nach Kata lysator
f) Anschnittvergrößerung der HC-Emission nach Kata lysator
g) Anschnittvergrößerung der NO_x-Emission nach Kata lysator
h) Anschnittvergrößerung der CO-Emission nach Kata lysator,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem zeitlichen Verhalten ei ner in einem Kraftfahrzeug eingebauten Brennkraft maschine

a) Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges
b) Drehzahl der Brennkraftmaschine
c) zugeteilte Kraftstoffmenge
d) Sauerstoffgehalt im Abgas vor dem Katalysator
e) Luftzahl Lambda (berechnet) vor dem Katalysator
f) Sauerstoffgehalt im Abgas nach dem Katalysator
g) Luftzahl Lambda (berechnet) nach dem Katalysator,

Fig. 3 ein Zeitdiagramm der Drehzahl der Brennkraftmaschine, der Lambda-Sonden-Spannung vor dem Katalysator sowie der Lambda-Sonden-Spannung nach dem Katalysator,

Fig. 4 ein Blockschaltbild der einzigen Ausführungsform,

Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Funktions weise der Ausführungsform der Fig. 4.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Durch geeignete Nachbehandlung der Abgase der Brennkraft maschine kann der Schadstoffanteil erheblich verringert werden. Ein Verfahren zur Verminderung der Schadstoffe im Abgas besteht in der Verwendung eines Abgaskatalysators nach dem Einbettverfahren, bei dem alle drei Schadstoffkomponenten - Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (CH) und Stickoxide (NO_x) - in hohem Maß abgebaut werden. Voraussetzung für die ses Verfahren ist, daß die Brennkraftmaschine ausreichend exakt mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Gemisch betrieben wird. Bei einer solchen Gemischzusammensetzung wird ein Optimum zwischen den Größen Schadstoffemission, Kraftstoffverbrauch und Fahrverhalten erreicht.

Die zulässige Variation des Lambda-Wertes für den optimalen Ab bau der drei Schadstoffkomponenten ist dabei derart gering, daß aus Gründen der Genauigkeit anstelle einer gesteuerten Gemischzumessung ein geschlossener Regelkreis erforderlich wird. Als Meßfühler für einen derartigen Regelkreis können verschiedene Abgasmeßsonden, beispielsweise Sauerstoffsonden (Lambda-Sonden), CO-Sonden oder auch NO_x-Sonden eingesetzt werden.

In den Diagrammen der Fig. 1a, b, c, d ist die Konzentration der drei genannten Schadstoffkomponenten und die O₂-Konzentra tion in Abhängigkeit von der Luftzahl Lambda aufgetragen. Da bei sind jeweils die Emissionswerte vor dem Katalysator und nach dem Katalysator in den einzelnen Diagrammen miteinander verglichen. Es ist zu erkennen, daß ein Minimum an Schadstoff emission dann auftritt, wenn die Luftzahl Lambda einen Wert annimmt, der innerhalb eines Bereiches in der näheren Umgebung von Lambda = 1, 0 liegt. Die Breite dieses Bereiches, für den der Katalysator seine optimale Wirkung entfaltet, erstreckt sich von ca. Lambda = 0,998 bis Lambda = 1,000, was durch die Ausschnittsvergrößerungen der Fig. 1f, g, h veranschaulicht wird. Will man mittels eines Regelkreises ein Verlassen die ses "Katalysatorfensters" vermeiden, so sind an den Regelkreis hohe Anforderungen bezüglich Regelgenauigkeit sowie Regel geschwindigkeit zu stellen. Die Anforderungen an die Regel genauigkeit ergeben sich aus der geringen Breite des Kata lysatorfensters von ca. 2‰ (bezogen auf Lambda = 1), die Anforderungen an die Regelgeschwindigkeit sind zum einen durch die Laufzeiten des Luft-Kraftstoff-Gemisches vom Gemischbild ner durch die Brennkraftmaschine hin zur Abgasmeßsonde und zum anderen durch die instationären Betriebszustände der Brennkraftmaschine, wie sie im praktischen Betrieb auftreten, gegeben.

Herkömmliche Konzepte zur Regelung der Zusammensetzung des Betriebsgemisches mittels einer Abgasmeßsonde - wie sie beispielsweise in der eingangs erwähnten Patentschrift be schrieben sind - gelangen insbesondere bei schnellen dyna mischen Änderungen der Betriebsparameter der Brennkraft maschine an die Grenze ihrer Leistungsfähigkeit. Insbeson dere bei sehr raschen Lastwechselvorgängen sind diese Rege lungen nicht mehr in der Lage, das Luft-Kraftstoff-Gemisch auf Werte im Bereich des "Katalysatorfensters" zu regeln, so daß eine erhöhte Abgasemission auftritt.

Anhand von Fig. 2 sollen die auftretenden Probleme mittels experimentell ermittelter Fahrkurven verdeutlicht werden. Die verwendete Brennkraftmaschine weist einen herkömmlichen Lambda-Regelkreis mit einer Abgasmeßsonde auf, wobei die zweite Abgasmeßsonde lediglich für Meßzwecke eingesetzt wird. In Fig. 2a, b, c sind in dieser Reihenfolge die Geschwin digkeit v eines Kraftfahrzeuges, die Drehzahl n der Brenn kraftmaschine sowie die der Brennkraftmaschine zugeteilte Kraftstoffmenge Q_K in Abhängigkeit von der Zeit t aufgetra gen. Diese Betriebskenngrößen zeigen das typische Verhalten, wie es im Leerlauf, beim Hochschalten, bei Lastwechsel und im Schubbetrieb auftritt.

In Fig. 2d ist der Sauerstoffgehalt im Abgas vor dem nach geschalteten Katalysator aufgetragen. Vor allem in den Fäl len, in denen die Kraftstoffzufuhr unterbrochen ist, steigt der Sauerstoffgehalt im Abgas auf sehr hohe Werte an, zum Teil wesentlich höher als in diesen Diagrammen dargestellt (begrenzter Meßbereich). Dies ist dadurch zu erklären, daß auch im Falle einer Kraftstoffzumessung Q_K = 0 immer noch Luft von der Brennkraftmaschine angesaugt wird und un verbrannt in das Abgassystem gelangt. Der berechnete Verlauf der Luftzahl Lambda, wie er sich in Fig. 2e darstellt, weist ein ähnliches Verhalten auf, wobei die Spitzen für Luftzahl werte Lambda < 1 auf Anreicherungen im Beschleunigungsfall bzw. nach dem Schiebebetrieb zurückzuführen sind. Charakte ristisch für die Kurven der Fig. 2d, e ist eine dem Signal mittelwert überlagerte Regelschwingung (mit einer auf Lambda = 1 bezogenen Amplitude von einigen Prozent), die auf das Zusammenwirken der PI-Charakteristik der Luftzahl-Rege lung und der Gaslaufzeiten durch die Brennkraftmaschine zurück zuführen ist.

In Fig. 2f, g ist der experimentell ermittelte Sauerstoff- Anteil im Abgas nach dem Katalysator sowie der zugehörige berechnete Lambda-Wert über der Zeit aufgetragen. Aus Fig. 2f ist zum einen ersichtlich, daß der Katalysator die Amplitude der Sauerstoffspitzen verringert und daß zum ande ren der mittlere Sauerstoffrestanteil vor dem Katalysator von ca. 1% (Fig. 2d) nahezu exakt auf Null reduziert wird. Entsprechend wird natürlich auch der berechnete Lambda- Wert gemäß Fig. 2g modifiziert.

Der wesentliche, von der Erfindung ausgenutzte Unterschied zwischen den Diagrammen 2d, e und 2f, g liegt jedoch darin begründet, daß die dem mittleren Lambda-Wert bzw. Sauerstoff gehalt überlagerte Regelschwingung durch den Katalysator nahezu vollständig gedämpft bzw. weggemittelt wird, solange der Lambda-Wert des Luft-Kraftstoff-Gemischs im "Katalysator fenster" liegt. Dies ist gemäß Fig. 2 immer dann der Fall, wenn stationäre bzw. quasistationäre Betriebsbedingungen vor liegen. Zur Klarstellung sei an dieser Stelle nochmals betont, daß die in Fig. 2 dargestellten Zusammenhänge auf Untersu chungen an einer Brennkraftmaschine zurückgehen, die mit einem herkömmlichen Abgasregelsystem mit einer einzigen Lambda- Sonde vor dem Katalysator ausgerüstet ist.

Fig. 3 zeigt die Ausgangssignale von zwei Lambda-Sonden, die vor bzw. hinter den Katalysator eingebaut wurden und die zugehörige Drehzahl der Brennkraftmaschine. Auch hier dient die hinter dem Katalysator eingebaute Lambda-Sonde ledig lich zu Meßzwecken, während die vor dem Katalysator ange ordnete Lambda-Sonde in bekannter Weise die Eingangssignale für den Abgasregelkreis liefert. Die Meßergebnisse der Fig. 3 liefern eine direkte experimentelle Bestätigung für die Aussage, daß der Katalysator die Regelschwingung des Lambda-Wertes sehr stark dämpft, wenn der mittlere Lambda- Wert des Gemisches im "Katalysatorfenster" liegt. Dies ist in Fig. 3 wiederum dann der Fall, wenn quasistationäre Betriebsbedingungen vorliegen. Für stark dynamische Ände rungen der Betriebsparameter einer Brennkraftmaschine, wie sie im ersten Drittel des aufgetragenen Zeitintervalls vor liegen, wird das "Katalysatorfenster" vorübergehend verlas sen, so daß die Regelschwingung nach dem Katalysator zwar zeitlich verschoben, aber mit etwa gleicher Amplitude auftritt.

Dieses Verhalten der Luftzahl Lambda nach dem Katalysator läßt sich in vorteilhafter Weise für Regelzwecke, insbeson dere zur Unterdrückung von Langzeitdriften bzw. zur Adaption von Vorsteuerwerten der Luftzahl Lambda einsetzen. Mit der Anordnung von jeweils einer Abgasmeßsonde vor und hinter dem Katalysator und einer Regelung des Betriebsgemisches mit tels der Ausgangssignale beider Abgasmeßsonden wird nicht nur eine Verbesserung der Regeleigenschaften erreicht, sondern es besteht auch die Möglichkeit, die Funktionsweise des Katalysators zu überwachen. Die Signale der zweiten Abgas meßsonde weisen nicht nur dann eine zu den Signalen der ersten Abgasmeßsonde vergleichbare Regelschwingung auf, wenn das "Katalysatorfenster" verlassen wird, sondern natürlich auch dann, wenn der Katalysator funktionsuntüchtig ist. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn er noch nicht seine Betriebstemperatur erreicht hat oder wenn er durch die Ver wendung von verbleitem Kraftstoff vergiftet ist. Eine ein fache Meßanordnung zur Funktionsüberwachung und Ausfaller kennung der Katalysatoren vergleicht die Schwingamplituden der beiden Abgasmeßsondensignale und mittelt diese über einen längeren Zeitraum. Dies ist wie bereits erläutert insbesondere bei hochdynamischen Vorgängen notwendig, da dann das "Kata lysatorfenster" verlassen werden kann. Eine exakte Aussage über die Funktion des Katalysators ist daher erst nach einer längeren Mittelwertbildung der Meßwerte möglich. Nimmt die mittlere Amplitude der Lambda-Schwingung hinter dem Katalysa tor wesentlich kleinere Werte als vor dem Katalysator an, so handelt es sich um einen aktiven, funktionstüchtigen Kataly sator. Liegen beide mittleren Schwingamplituden in der glei chen Größenordnung, so ist der Katalysator defekt, hat seine Betriebstemperatur noch nicht erreicht oder das "Katalysator fenster" wurde über längere Zeit verlassen. Natürlich sind zwischen diesen beiden Extremfällen auch differenzierte Aus sagen über den Konvertierungsgrad des Katalysators möglich. Ebenso sind auch aufwendigere Auswerteverfahren, beispiels weise eine Kurzzeit-Kreuzkorrelationsanalyse einsetzbar. Auch für den Werkstattbetrieb, also als nicht fest im Kraftfahr zeug eingebautes System, läßt sich diese Anordnung mit je weils einer Abgasmeßsonde vor und hinter dem Katalysator zur Funktionsüberwachung des Katalysators vorteilhaft ein setzen.

Anhand von Fig. 4 soll eine Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Zumeßsystems näher erläutert werden. Mit 10 ist eine Brennkraftmaschine bezeichnet, der über einen Einlaßkanal 11 die zur Verbrennung des Kraftstoffs erfor derliche Luftmenge zugeführt wird. Im Einlaßkanal 11 ist ein luftmengenmessendes System 12 zur Erfassung der ange saugten Luftmenge Q_L sowie eine Drosselklappe 13 ange bracht. Die Drosselklappe 13 wird über ein Fahrpedal 14 vom Fahrer des mit der Brennkraftmaschine ausgerüsteten Kraftfahrzeugs betätigt. Dabei wird die Stellung α der Drosselklappe 13 bzw. des Fahrpedals 14 von einem nicht dargestellten Sensor erfaßt. Das luftmengenmessende Sy stem 12 wird von einem Bypass 15 überbrückt, dessen Quer schnitt durch ein Stellglied 16 veränderbar ist. Ein wei teres Stellglied 17 mißt der Brennkraftmaschine die für eine optimale Verbrennung erforderliche Kraftstoffmenge Q_K zu. Das Stellglied 17 kann dabei als Vergaser, intermittierendes oder kontinuierliches Einspritzsystem, Einzelzylinder- oder auch Saugrohreinspritzsystem ausgebildet sein.

Das Abgas der Brennkraftmaschine gelangt durch einen Abgas kanal 18 und einen im Abgaskanal 18 angeordneten Kataly sator 19 ins Freie. Eine erste Abgasmeßsonde 20 ist in Strömungsrichtung gesehen vor dem Katalysator 19 und eine zweite Abgassonde 21 nach dem Katalysator 19 in den Abgas kanal 18 der Brennkraftmaschine 10 eingebracht.

Ein elektronisches Steuergerät 22 weist die Komponenten Zentraleinheit (CPU) 23, Speicher (RAM) 24, Festwertspei cher (ROM) 25, nicht flüchtige Speicher (EEPROM) 26, eine Zeitbasis (Timer) 27 und Ein-Ausgabeeinheiten (I/O) 28, 29, 30, 31 auf. Die genannten Blöcke 23 bis 31 sind über einen Adreß- und Datenbus 32 miteinander verbunden. Die Anzahl und Anordnung der Ein-/Ausgabeeinheiten 28, 29, 30, 31 kann sich von Fall zu Fall ändern und wurde in Fig. 4 durch die Darstellungsform bestimmt.

Der Ein-/Ausgabeeinheit 28 werden als Eingangsgrößen ver schiedene Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine, ins besondere die Temperatur ϑ, die Drehzahl n, die Bezugs marke (OT) für den oberen Totpunkt, die Drosselklappen stellung α, eine Information über die angesaugte Luft menge bzw. -masse Q_L sowie die Ausgangssignale Lambda₁ der ersten Abgassonde 20 und Lambda₂ der zweiten Abgasmeßsonde 21 zugeführt. Das dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht sich insbesondere auf Sauerstoffmeßsonden, die auf den Sauer stoffgehalt im Abgas empfindlich sind und eine direkte In formation über die Luftzahl Lambda liefert. Natürlich kann es sich in speziellen Anwendungsfällen als vorteilhaft er weisen, anstelle von Sauerstoffmeßsonden andere Abgasmeßson den, beispielsweise NO_x- oder CO-Meßsonden einzusetzen. Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die Messung einer speziel len Abgaskomponente. Auch die spezielle Aufzählung der der Ein-/Ausgabeeinheit 28 zugeführten Betriebskenngrößen kann von Fall zu Fall variiert werden. Wichtig ist alleine, daß die Signale zweier vor und hinter dem Katalysator 19 angeord nete Abgasmeßsonden 20, 21 im elektronischen Steuergerät 22 zur Auswertung und Regelung des Betriebsgemisches herange zogen werden.

Die Ein-/Ausgabeeinheit 29 liefert Signale zur Ansteuerung des Stellgliedes 17 für die Kraftstoffzumessung sowie des Stell gliedes 16 für den Luft-Bypass 15. Die Ein-/Ausgabeeinheit 30 dient zur Darstellung von Informationen über den Funktions zustand des Katalysators 19. Diese Informationen können beispielsweise dafür genutzt werden, dem Fahrer mitzutei len, eine Werkstatt aufzusuchen oder gezielt eine Ver schlechterung des Fahrverhaltens der Brennkraftmaschine herbeizuführen, damit der Fahrer nachdrücklich angehalten wird, eine Werkstatt aufzusuchen. Die Ein-/Ausgabeeinheit 31 dient zur Ausgabe weiterer Steuergrößen, beispielsweise zur Steuerung der Zündung 33 oder auch für eine automatische Getriebesteuerung und ähnliches.

Die weiteren Komponenten CPU 23, RAM 24, ROM 25, EEPROM 26 und die Zeitbasis 27 sind für sich bekannt und werden in dieser oder ähnlicher Kombination nahezu in jedem Mikrocompu ter eingesetzt. Insbesondere wird das EEPROM 26 zur Spei cherung adaptiver Kennfelder beispielsweise zur Vorsteue rung des Betriebsgemisches oder von Regelparametern, bei spielsweise die P-, I-Anteile, die Einfluß auf Amplitude und Frequenz der Regelalgorithmen haben, eingesetzt. Ein Fluß diagramm zur Erläuterung des Programmablaufs in dem elektro nischen Steuergerät 22 ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung P 34 03 395.5 (R. 19179) offenbart, die als Referenz herangezogen werden kann.

Anhand des in Fig. 5 dargestellten Flußdiagramms soll die spezielle Funktionsweise des Programms für das erfindungs gemäße Zumeßsystem dargestellt werden. Die folgenden Erläu terungen sind mit Bezugsziffern versehen, die sich auf die jeweiligen Blöcke der Fig. 5 beziehen:

51 Die Grundeinspritzzeit wird aus den üblichen Meß größen und Vorsteuer-Kennfeldern errechnet.
52 Von beiden Sonden sind die Amplituden einzulesen.
53 Ausfallerkennung für beide Sonden.
54 Wenn Sonde 20 (die Sonde am Motor, vor Katalysator) ausgefallen ist, wird dies angezeigt, das Fahrverhal ten kann verschlechtert werden (z. B. durch Magerbe trieb, 67) und die so modifizierte Einspritzzeit wird ausgegeben. Keine Lambda-Regelung.
55 Wenn nur Sonde 21 (Sonde hinter Katalysator) ausgefallen ist, wird dies ebenfalls angezeigt (64). Eine Verschlech terung des Fahrverhaltens darf dann nicht über den Mager betrieb erfolgen, sondern z. B. über Spätzündung (65), so daß die innere, schnelle Lambda-Regelung (63) weiter aktiv bleiben kann.
56 Durch einen Vergleich der Sondensignale, bzw. Signal- Verläufe, kann der Katalysator überwacht werden.
57 Wenn der Katalysator defekt ist, erfolgt die Anzeige (66). Die Verschlechterung des Fahrverhaltens kann wieder über Magerbetrieb erfolgen, da die Lambda-Regelung bei defek tem Katalysator umgangen werden kann. (Hinsichtlich Temperaturbelastung für Auspuff und Magerbetrieb unkri tischer als Spätzündung.)
58 Auswertung des Zeitverlaufs bedeutet u. a.: Ermittlung der Schwingamplitude im Sondensignal, Mittelwert des Sondensignals.
59 Für die Festlegung der "optimalen" Lage (beinhaltet Mit telwert, Schwingamplitude, Schwingfrequenz) müssen Soll werte oder Toleranzwerte im Programm (Kennfeld) abge legt sein.
60 In bestimmten Fällen ist die Adaption nicht zulässig: z. B. während des Warmlaufs, während der Schaltvorgänge, bei sehr hohen Drehzahl- oder Last-Änderungen.
61 Die Lernstrategie kann nach allgemein üblichen Verfahren ablaufen. Da so lange gelernt werden muß, bis die opti male Lage im Katalysatorfenster eingehalten wird, liegt hier ein Regelvorgang vor. Die Begriffe "langsamer Lambda-Regler" und "Lernstrategie" sind also weitgehend gleichwertig.
62 Verschiedene Parameter-Adaptionen sind möglich. Zwei Beispiele:
- a) Stimmt der Mittelwert des Sondensignals nicht mit der optimalen Lage im Katalysatorfenster überein, kann das Vorsteuer-Kennfeld für den Lambda- Mittelwert verändert werden.
- b) Ist die Schwingamplitude zu hoch, kann z. B. der Proportional-Anteil des schnellen Lambda-Reglers verändert werden.
63 Üblicher Lambda-Regler.

Die auf den beiden Ausgangssignalen der Abgasmeßsonden beruhende Regelung kann insbesondere auf unterschiedliche Regelzeitkonstanten ausgelegt werden, beispielsweise derart, daß die Ausgangssignale der Abgasmeßsonde 20 in einem schnel len Regelkreis und die Ausgangssignale der Abgasmeßsonde 21 in einem langsameren Regelkreis verarbeitet werden. Dabei ist der langsame Regelkreis dem schnellen Regelkreis schal tungsmäßig überlagert. Als vorteilhaft hat sich erwiesen, daß die Abgasmeßsonde 20 sehr dicht am Motor angebracht wer den kann, was zu einer sehr kurzen Gaslaufzeit und einer da mit verbundenen geringen Amplitude der resultierenden Grenz schwingung führt. Als zweckmäßig hat sich auch erwiesen, daß das Ausgangssignal der Abgasmeßsonde 21 über die Regelfunk tion die Lambda-Verschiebung steuert, die allein oder zu sätzlich zu den üblicherweise verwendeten Kennfeldern wirken kann.

Der Sollwert für die Luftzahl Lambda kann als Kennfeld vor gegeben sein. Über dieses Kennfeld läßt sich die optimale Lage im "Katalysatorfenster" für jeden Betriebspunkt bei spielsweise in physikalischen Größen (Ausgangsspannung der Sondenkennlinie der Abgassonde) darstellen.

Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel begrenzt, sondern läßt sich in sämtli chen elektronischen Steuersysteme für die Zumessung des Betriebsgemisches einsetzen.

Claims

1. Verfahren zur Regelung der Zusammensetzung des Kraftstoff/-Luftgemisches für eine Brennkraftmaschine mit einem Katalysator und je einer strömungsmäßig vor und hinter dem Katalysator angeordneten Sauerstoffsonde, deren Signale als Maß für die Gemischzusammensetzung über Regelfunktionen mit verschiedenen Zeitkonstanten die Gemischzusammensetzung beeinflussen, wobei das Signal der vorderen Sonde mit einer vergleichsweisen kleinen Zeitkonstante in einer Regelfunktion verarbeitet wird, die wenigstens PI-Charakteristik aufweist und wobei das Signal der hinteren Sonde mit einer vergleichsweise großen Zeitkonstante die Verarbeitung des Signals der vorderen Sonde beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfluß der hinteren Sonde für Änderungen wenigstens eines der Parameter P-Anteil oder I-Anteil der Regelfunktion dient, mit welcher das Signal der vorderen Sonde verarbeitet wird.

2. Verfahren zur Regelung der Zusammensetzung des Kraftstoffluftgemisches für eine Brennkraftmaschine mit einem Katalysator und je einer strömungsmäßig vor und hinter dem Katalysator angeordneten Sauerstoffsonde, deren Signale als Maß für die Gemischzusammensetzung über Regelfunktionen mit verschiedenen Zeitkonstanten die Gemischzusammensetzung beeinflussen, wobei das Signal der vorderen Sonde mit einer vergleichsweisen kleinen Zeitkonstante in einer Regelfunktion verarbeitet wird, die wenigstens PI-Charakteristik aufweist und wobei das Signal der hinteren Sonde mit einer vergleichsweisen großen Zeitkonstante die Verarbeitung des Signals der vorderen Sonde beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal der hinteren Abgassonde in dem Sinne mehrfach genutzt wird, daß es neben der Beeinflussung der Verarbeitung des Signals der vorderen Sonde auch zusätzlich zur Überwachung der Konvertierungsfähigkeit des Katalysators verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von lambda = 1 Sonden als Sauerstoffsonden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der zweiten Sauerstoffsonde zur exakten Einregelung des Betriebsgemisches auf Lambdawerte, die im Katalysatorfenster (0,998 ≦ lambda ≦ 1,000) liegen, herangezogen wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelfunktion basierend auf den Ausgangssignalen der zweiten Abgasmeßsonde (21) Kennfeldlernverfahren für Regelparameter, die Einfluß auf die Amplitude und/oder die Frequenz der Regelfunktionen haben, beinhaltet.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die zusätzliche Überwachung der Konvertierungsfähigkeit des Katalysators die Ausgangssignale der beiden Abgasmeßsonden (20, 21) hinsichtlich der Amplitude der Regelschwingung ausgewertet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der beiden Abgasmeßsonden (20, 21) gemittelt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle des Vorliegens ca. gleich großer Regelschwingungsamplituden vor und hinter dem Katalysator (19) eine Warneinrichtung betätigt wird.